
【計】 clock signal
在電子工程領域,"時鐘信號"(Clock Signal)指一種周期性變化的電信號,用于同步數字電路中各組件操作的時序基準。其核心特征包括:
漢英對照定義
指具有固定頻率的方波信號(理想占空比50%),通過高低電平切換控制邏輯單元的動作時序。例如微處理器中指令執行需嚴格對齊時鐘邊沿。
技術特征
參數 | 說明 | 典型影響 |
---|---|---|
頻率 | 每秒周期數 | 決定系統處理速度 |
占空比 | 高電平時間/周期時間 | 影響時序容限 |
上升/下降時間 | 信號跳變沿陡度 | 關聯信號完整性 |
抖動(Jitter) | 時鐘邊沿的時間偏差 | 導緻誤碼率升高 |
注:實際電路設計中需關注時鐘分布網絡(Clock Distribution Network)的偏移(Skew)控制,高速系統通常采用樹形拓撲與PLL補償技術。
時鐘信號是數字電子系統中的核心同步機制,其概念可從以下角度解析:
物理形态 作為周期性方波信號,呈現高低電平的規律性交替變化(通常0V代表低電平,3.3V/5V代表高電平)。該信號通過PCB走線或芯片内部電路傳輸,驅動時序邏輯器件運作。
核心作用原理 • 同步控制:如同交響樂指揮(類比),協調寄存器、ALU等模塊的協同工作 • 時序基準:确定數據傳輸窗口,例如D觸發器在上升沿捕獲數據 • 功耗管理:時鐘門控技術通過暫停局部時鐘降低動态功耗
關鍵參數體系 $$ f = frac{1}{T} $$ 其中頻率f(Hz)決定系統速度,周期T(s)劃分操作時間片。占空比計算公式: $$ D = frac{t_{high}}{T} times 100% $$ 典型應用如:100MHz時鐘對應10ns周期,50%占空比即5ns高/5ns低電平。
工程應用特征
該信號的質量直接影響系統穩定性,設計中需考慮時鐘抖動(<50ps)、偏移(skew控制)等時序參數。現代芯片通過PLL(鎖相環)技術可生成倍頻時鐘,如将25MHz參考時鐘倍頻至1GHz。
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